基于无线传感系统的智能水质监测平台设计与实现

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:mouliyue
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众所周知,人们的衣食住行均离不开环境因素,常见的因素种类如大气、水源或者地质等,都影响着我们的生活质量甚至生存,面对日益严峻的环境态势,我们必须要采取行动。本论文的研究针对环境中的水资源展开,实现上位机对远程水源水质的实时监测。对环境的监测迫在眉睫,只有实时了解环境动态,才能及时采取行动缓解或者避免灾害的发生,因此环境监测具有非凡的科研意义,科研内容包括从现实环境采集环境参数,以及对采集到的数据进行智能分析以便进一步的调控和完善。本课题依托天水市科技支撑计划项目:智能环境监测平台,旨在实现水质环境信息提供的实时性、安全性以及监控方面的要求,致力于建立一个综合利用传感设备、系统集成技术及研发具有自主知识产权的计算机软件平台,形成一个多区域现场采样、网络远程数据传输和软件控制与分析的智能型综合环境监测平台,且该项目已于2017年12月10日通过科技局审核,正式投入产品生产。本文主要研究的是基于无线传感系统的智能水质监测,实现控制终端对于物理环境因素的掌握和评断,主要研究内容:(1)硬件模块。设计包括核心板、传感器调理模块、电源模块、通信模块和相关接口:选择德州仪器(TI)公司生产的CC2530芯片为主控芯片,首先需要设计接口电路、微处理器模块和电源模块;其次需要根据不同传感器的器件特性,设计相应的调理电路。(2)通信模块。需要完成无线传感网络中ZigBee节点与另一节点间的通信,以及汇聚节点与GPRS间的通信。(3)数据仓库。包括ROLAP技术和数据挖掘算法的实现和融合,不仅可以多维展示数据,且能挖掘更多的数据信息。(4)Android移动端。加入WIFI模块,对温度、溶氧量及PH值等实时数据进行远程监控。手机端显示的同时生成表格文件,从手机SD卡传输到PC端。(5)Web终端。通过ASP.Net三层架构技术,建立系统终端,从网页终端查看各采集点数据情况并做出相应的预警。本文主要创新点有:(1)数据仓库。利用ROLAP技术结合数据挖掘分析算法,将来自不同测试点采集到的数据加载到数据仓库,通过实现强大的数据整合能力,为分析监测区域的实际情况提供了数据支持。(2)交互式Web应用程序。将BootStrap(前端框架)、CSS3.0、HTML5等多种新技术引入了设计中。通过集成这些技术,开发了独具特色的自适应用户界面系统,可以呈现全新的从移动端到PC端的交互体验。(3)数据分析与共享。通过互联网技术将不同地域监测点的数据汇总到一起,让客户端可以在平台上进行查询、控制或者监控各监测点的信息。这部分将云计算技术的应用分布于各地的数据资源共享,且大数据分析能力为在关键决策阶段提供了科学依据。(4)模块化组件应用。平台框架由核心层、数据层、模型层和业务逻辑构成,所有功能均以模块化编码,可根据不同角色拥有的权限由核心层动态调度。模块化也为将来平台功能可扩展性提供了可能。(5)先进性技术应用。为了使软件领先于同类软件,文中采用的多通道并发技术,一改以往队列式的性能瓶颈,实现了对数据队列择优选取,从而使数据分析、筛选和存储的传输效率有了进一步提高,符合了互联网应用程序新的发展方向。
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